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联轴器的工作和齿式联轴器的加工方法

2022-03-15 09:22:02

联轴器在本身制造精度合格及安装使用正确的情况下,存在疲劳失效及联接件失效或者传动轴断裂等很多失效形式,一般情况下,只要换联接件或弹性元件即可使用联轴器继续正常使用。影响联轴器的使用寿命的因素很多,先是联轴器本身材料及热处理及制造精度的状态,比如,铸造或者锻造材料的选择,相应的热处理严格执行,才能使得联轴器材料发挥其应有的性能,另外就是传动轴系的稳定性及平稳性,比如传动轴失效产生轴系振动或者设备在使用中发生载荷突然严重超载而使得传动轴断裂等等;正常情况下,刚性联轴器的失效主要是联接螺栓,而且联接螺栓可以及时换,同事需要检查螺栓孔是否变形,如果产生变形就要通过铰刀铰销变形孔及修理变形孔的端面变形,换或者加大螺栓(铰制孔螺栓),如果发生传动轴断裂,那么就要将联轴器拆下重新使用,这时就要检查联轴器内孔的变形情况,一般情况应该将联轴器内孔表面镀硬铬或者表面喷涂处理,并且经过磨削使得联轴器内孔达到使用精度要求,同样齿式联轴器的失效主要是弹性元件的失效,一般情况也是要换弹性元件即可,而在联轴器内孔变形或者键槽失效的情况下,才采用这种方法。

值得注意的是,联轴器的修理使用要根据实际使用情况及联轴器本身的制造精度及强度而正确区分,修理前应检查联轴器是否已经有裂纹(机械探伤检查等)等变形,或者是设备需要连续使用,而新的联轴器暂时没有。

联轴器在工作中,周期载荷是机械传动中一种比较典型的载荷形式。为了避免发生共振,周期载荷的变化频率与传动轴系的固有频率要错开。方法是改变周期载荷的变化频率或者改变轴系的变化频率。因为载荷的变化频率与主轴的转速有关,而转速是机械性能参数,一般不能随意改变。所以一般是通过改变轴系的固有频率来达到不发生共振的目的,而改变轴系的固有频率一般是改变轴系的转动惯量或刚度,转动惯量与机械结构有关,通过改变转动惯量很难实现,而轴系的刚度很容易改变。所以改变齿式联轴器就是为了改变轴系的刚度来实现避开共振的目的。

联轴器的刚度包括径向刚度、轴向刚度和扭转刚度。而在实际工程中,载荷变化常常是因为扭矩波动引起扭转振动的,所以联轴器影响较主要的刚度是扭转刚度。一般情况下,在轴系传动中,系统的其他零部件的刚度都会比齿式联轴器的刚度大很多,因此,在简化的情况下,假设其他零部件的弹性为零,仅考虑联轴器的弹性。用联轴器的扭转刚度作为传动轴系的扭转刚度。

常用的齿式联轴器的扭转刚度K为定值,称为等刚度联轴器,其相对转角和转矩成线性比例关系。当K不为定值时,称为变刚度联轴器,变刚度联轴器的刚度随扭矩增大而增加。变刚度联轴器主要适用于有强烈振动的传动轴系中,当轴系接近发生共振时,刚度随扭矩增大而增大,通过改变传动轴系的固有频率与振动频率之间的关系来避免共振。

虽然齿式联轴器一般都具有缓冲和吸振功能,但具有某一些值刚度的齿式联轴器,并不是在任意的变扭矩作用下都能产生减振的效果,有时反而会引起增加烈的振动。因此,只有联轴器的刚度与整个传动轴系的其他参数和载荷协调时,才能产生减振的效果。对于某一己定的传动轴系,转动惯量和固有频率能够得,如果己知所传扭矩的变化规律,如振幅和频率等,就能建立其轴系在扭转振动的微分方程,对该方程求解,即可得所需联轴器刚度。为了便于求解运动微分方程,需要对传动轴系中联轴器的主动和从动两侧的转动惯量和刚度力学模型进行简化。通常比较典型的是简化为两个等效的圆盘,配置在联轴器的两侧。

齿式联轴器是由普通直齿齿轮联轴器发展演变来的,其主要区别在于外齿轴套齿面是鼓形的。普通型齿式联轴器由1对或2对内外齿啮合的组件组成,对于单对内外齿啮合组件来说,由于安装误差、工作轴线调整、负载机架变形、基础下陷等各种因素的影响,两轴线会产生的角向位移,受力啮合齿对就会减少。角向位移越大,受力啮合齿对越少,齿对的接触应力愈大,齿根弯曲应力俞大。因此,角向位移与内外齿的承载大小有直接的关系,是齿式联轴器的重要参数之一。

下面,讲讲齿式联轴器的加工方法:

1、提升彭形齿式联轴器使用寿命的重要途径。齿宽系数影响轮齿的齿根弯曲强度和齿面接触强度,齿宽系数越大,这两项强度越大,齿宽系数影响重合度,在齿宽系数小于相应值的范围时,其值的增大对重合度增加影响大,而在于这个相应值时,其值的增大对重合度增加影响变小,对于圆弧鼓度曲线的彭形齿式联轴器,齿宽还是确定鼓度圆半径也侧隙的参数,齿宽越大,鼓度圆半径越大,所需要的侧隙也越大,因此,需要以下亮点要求:

2、在齿根弯曲强度和齿面接触轻度足够的条件下应以有大的重合度来确定齿宽,以免使结构尺寸不需要地增加。一般齿宽系数为8-14。小齿宽应有允许的齿根应力来确定,还要考虑由轴间倾角引起的着力点沿齿宽位移所需要的宽度。

3、齿式联轴器的鼓型齿面使内、外齿的接触条件改变,避免了在角位移条件下直齿齿端棱边挤压,应力集中的弊端,同时改变了齿面摩擦、磨损状况,降低了噪声,维修周期长。外齿套齿端呈喇叭形状,使内、外齿装拆方便。

4、良好的润滑是彭形齿式联轴器稳定运行的需要,也是减缓磨损。

5、轮齿集中载荷越小越好,而齿面曲率与鼓度圆周率成正比,因此鼓度圆半径尽可能大。鼓度曲线曲率半径与内齿单侧减薄量成正比,因此鼓度圆半径应尽可能大。鼓度曲线曲率半径与内齿单侧减薄量成正比,即它与齿的啮合间隙有关,减薄量不足可能会造成干涉,减薄量过大会削弱齿的强度,且会侧隙很大。

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